ТЭЦ лабы

Министерство образования и науки Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Часть 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методическое руководство к лабораторным работам для студентов факультетов радиотехники и электроники и физико-технического

дневной и заочной форм обучения

НОВОСИБИРСК

2015

1

УДК 621.3.011.7(07) Т 338

Составители:

проф. А.В. Сапсалев, проф. Е.И. Алгазин

Рецензент д-р техн. наук, проф. О.Н. Веселовский

Работа выполнена на кафедре электроники и электротехники

Новосибирский государственный технический университет, 2015

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее руководство охватывает цикл лабораторных работ, выполняемых студентами в соответствии с программой курса «Теория электрических цепей» по разделу цепи постоянного тока. Содержание лабораторных работ максимально приближено к вузовским специальностям информационного (неэнергетического) направления.

Выполнение лабораторных работ № 1–3 рассчитано на два академических часа, № 4 – на четыре академических часа. Примерно 1,5–2 часа необходимо для домашней подготовки к очередному занятию. При этом предполагается, что в процессе самостоятельной подготовки студенты каждой бригады заготавливает бланки протоколов, содержащие необходимые схемы, формулы и таблицы; после заполнения во время лабораторной работы результатов измерений и последующей их обработки эти протоколы превращаются в отчет, подлежащий защите.

Перечень работ, выполняемых студентами конкретной специальности или направления в том или ином семестре, указан в календарных планах курсов, а также сообщается студентам на лекциях.

Ссылки на литературные источники делаются в том порядке, в каком они приведены в списке литературы в конце настоящего руководства. Студент может пользоваться конспектом лекций и любым литературным источником, в котором изложен интересующий его раздел, и только в качестве примера здесь делаются ссылки на какой-нибудь один, в крайнем случае – два источника. Это следует рассматривать как минимум, необходимый для подготовки к работе и ее защите.

Прежде чем приступить к выполнению лабораторного практикума, студенты в обязательном порядке проходят инструктаж по технике безопасности и расписываются в соответствующем журнале.

Для выполнения лабораторных работ используется комплект типового лабораторного оборудования «Электрические и магнитные цепи», предназначенный для проведения лабораторного практикума по разделам курсов «Теоретические основы электротехники», «Теория электрических цепей», «Электротехника и основы электроники», «Общая электротехника» и др.

3

Основными компонентами компьютеризованного варианта комплекта являются:

однофазный источник питания;

блок генераторов напряжений с наборным полем;

модель однородной длинной линии;

набор миниблоков;

блок мультиметров;

коннектор;

ваттметр;

соединительные провода и перемычки, питающие кабели;

Все опыты, где используется коннектор и виртуальные приборы, могут быть проделаны и без компьютера с использованием мультиметров, ваттметра и электронного осциллографа.

4

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Домашняя подготовка. Подготовка к выполнению каждой лабораторной работы предполагает:

1)изучение по рекомендуемой литературе нужных разделов, относящихся к данной работе;

2)внимательное изучение описания лабораторной работы с целью представления ее структуры и программы выполнения;

3)письменный ответ каждого члена бригады на контрольные вопросы к лабораторной работе;

4)оформление протокола (заготовки) будущего отчета по лабораторной работе.

Для заготовки используются листы формата А4 (210 297 мм). Первой страницей считается титульный лист, образец которого приводится ниже. В начале следующего листа указываются цель лабораторной работы и программа выполнения (рабочее задание). Остальное содержание отчета должно отражать этапы выполнения работы в соответствии с ее программой.

Оформление каждого этапа работы должно включать:

– его развернутый заголовок в соответствии с рабочим заданием (например, «Передача мощности от активного двухполюсника к нагрузке»);

–схемы исследуемых цепей с условным обозначением измерительных приборов, соответствующие цели эксперимента данного этапа;

–таблицы для записи опытных данных и результатов их обработки;

–необходимые формулы и уравнения и место для расчета по данным соотношениям;

–при необходимости предварительный расчет значений величин, используемых при экспериментальных исследованиях;

–заготовки для построения необходимых графиков, если это предусмотрено заданием, причем желательно выбирать их масштабы

такими, чтобы поле, занимаемое графиком, приближалось к квадратному. Вычерчивать графики рекомендуется на миллиметровой бумаге и по возможности различными цветами. Длина координатных осей

5

может быть 80…220 мм, в зависимости от количества кривых. Все штрихи на координатных осях наносят на равных расстояниях друг от друга, указывают только округленные числовые значения величин и их размерности;

– анализ полученных результатов каждого этапа работы и выводы (заключение) по всей работе.

При вычерчивании схем электрических цепей следует пользоваться обозначениями, принятыми в учебных пособиях по ОТЦ и ТОЭ последних изданий. Все формулы и уравнения следует записывать аккуратно, не экономя бумагу. (Умейте и зачеркнуть аккуратно!) При однократном вычислении значения какой-либо величины приводится формула в общем виде, затем в нее подставляют численные величины и, наконец, записывают ответ. При многократном вычислении значений величины, результаты которой заносятся в таблицу, приводится только формула вычислений. Важной частью подготовки являются ответы на контрольные вопросы.

Если имеются вопросы, ответы на которые вызывают затруднения, то нужно еще раз перечитать соответствующие разделы учебных пособий или обратиться к преподавателю за разъяснениями. Только после уверенных ответов на все вопросы предварительную подготовку к работе можно считать законченной.

Выполнение работы. В начале занятия бригада студентов должна представить полностью оформленный и скрепленный отчет по предыдущей лабораторной работе и заготовку очередной работы.

Преподаватель, ведущий занятия в студенческой подгруппе, должен проверить степень готовности студентов каждой бригады к лабораторной работе и, если сочтет ее достаточной, допустить их к ее выполнению. Только после получения допуска студенты бригады могут приступить к работе. В этом случае отчет выполняется один на бригаду. После завершения ее очередного этапа полученные результаты необходимо показать преподавателю. Если в отчете будут обнаружены какие-то неточности, то их еще можно будет исправить.

При отсутствии заготовки к очередной работе и при низкой степени подготовки студентов к ее выполнению преподаватель вправе потребовать от студентов бригады представить индивидуальные отчеты.

По окончании работы преподаватель делает отметку в своем журнале. Отчет по выполненной работе рекомендуется оформлять в день выполнения работы или на следующий день, пока свежи воспоминания о проделанной работе.

6

Оформление отчета. Отчет оформляется разборчиво от руки либо на компьютере.

Математические преобразования должны выполняться в общем виде, т. е. в буквенных выражениях. Числовую подстановку делать в соответствии с порядком следования символов в выражениях. Числовая подстановка без записи формулы или запись ответа после буквенного выражения недопустимы.

Все промежуточные результаты рекомендуется вычислять с точностью до четырех значащих цифр, а окончательные результаты записывать с тремя значащими цифрами с указанием единицы измерения.

Все графики выполняются в удобочитаемом масштабе на миллиметровой бумаге формата А4 либо графическими средствами операционных систем Windows или программных продуктов Microsoft Office. На графике должны быть обозначены расчетные точки, по которым строятся кривые, и указаны идентификаторы и единицы измерения величин, откладываемых по осям графика. Штриховка координатных

осей – равномерная с указанием округленных значений.

При обработке результатов опытов на компьютере рекомендуется использовать функции сплайновой аппроксимации системы MathCad. При оформлении экспериментальных результатов вручную расчетные точки графика соединяются плавной кривой.

Защита лабораторной работы. Лабораторные работы, объединенные в циклы, защищаются письменно в отведенное для этого время.

Правила работы в лаборатории. До начала работы с аппаратурой студенты должны пройти инструктаж по технике безопасности и в последующем строго выполнять все изученные положения.

В соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 малым является напряжение не более 42 В, поэтому студенты не должны вскрывать макеты, приборы или какую-либо аппаратуру, поскольку в них могут оказаться неизолированные участки с напряжением более 42 В. Нельзя касаться корпусов двух приборов одновременно.

Нельзя при работе с электроустановками касаться неизолированных проводников и устройств, имеющих нулевой потенциал (водопроводные трубы, отопительные радиаторы и т. д.). Студенты должны научиться работать с аппаратурой одной рукой, что позволит исключить касание двух приборов одновременно. Категорически запрещается включать аппаратуру, если в помещении находятся менее двух человек. Нельзя пользоваться неисправной аппаратурой, проводниками с пониженной изоляцией.

7

Пример оформления титульного листа лабораторной работы

Новосибирский государственный технический университет

Кафедра электроники и электротехники ТЭЦ

Отчет по лабораторной работе № 3

ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ ОТ АКТИВНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА К НАГРУЗКЕ

Факультет

Группа

Студенты

Преподаватель

НОВОСИБИРСК

2015

8

При возникновении опасности следует прежде всего отключить сеть питания и сообщить преподавателю или лаборанту о случившемся. При поражении током необходимо оказать первую помощь пострадавшему. Если произошло загорание аппаратуры, то следует немедленно отключить напряжение сети, использовать огнетушители и иные средства гашения огня.

Возможны случаи, когда несоблюдение правил эксплуатации аппаратуры не вызывает травм, но ведет к порче приборов. Например, не следует замыкать накоротко выводы источников постоянного напряжения и генератора синусоидальных сигналов или подключать к их выходам резистор с малым сопротивлением. При работе с вольтметром и амперметром нужно знать порядок измеряемого напряжения и соответственно тока и заранее устанавливать приемлемые пределы измерения. Если предполагаемое значение измеряемой величины неизвестно, то при использовании многопредельных приборов измерения следует начинать с максимально возможного предела.

9

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С КОМПЛЕКТОМ ТИПОВОГО ЛАБОРАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Цель работы: ознакомиться с устройствами и блоками комплекта типового лабораторного оборудования.

Объекты изучения

На лабораторном стенде находятся и подлежат изучению:

1)однофазный источник питания;

2)блок генераторов напряжений с наборным полем;

3)модель однородной длинной линии;

4)блок мультиметров;

5)коннектор;

6)набор миниблоков 600.17;

Общие сведения

Компоновка оборудования

Общая компоновка компьютеризованного стенда показана на рис. 1.1. На лабораторном столе закреплена рама, в которой устанавливаются блок генераторов с наборным полем, блок мультиметров, модель однородной длинной линии, коннектор и блок однофазного источника питания. Расположение блоков в раме жёстко не фиксировано. Оно может изменяться для удобства проведения того или иного конкретного эксперимента. Компьютер, дисплей и клавиатура расположены на отдельном столе.

Однофазный источник питания ~ 220 В

Однофазный источник питается от трёхпроводной однофазной сети (фаза, ноль и земля). В нём смонтированы: устройство защитного отключения при нарушении изоляции, автомат для защиты от сверхтоков

10